(57)【要約】【課題】貯水及び放電用途のための放電電極として用いられる静電霧化装置用炭素棒を提供する。【解決手段】本考案の静電霧化装置用炭素棒１は、棒芯１１と、導電塗膜層１２とを備える。棒芯１１は、金型を使用して造粒粉末１１１を押圧して成形され、焼結を行うことにより、多孔性構造体に成形される。棒芯１１の表面から複数個の微細構造１１２が外向きに突設され、また、微細構造１１２のそれぞれは、上部面積が底部面積より小さい形状を有する。塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により棒芯１１を完全に被覆して固化させた導電塗膜層１２は、吸水性を有する炭素複合体混合樹脂を選択して用いる。複数個の微細構造１１２を利用して使用時の全体の表面積を増加させることにより、電荷放出量を増量し、なおかつ棒芯１１の多孔性構造及び吸水特性を有する導電塗膜層１２のいずれも水分を吸収できるので、霧化効果や霧化効率などを高める機能を果たす。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
貯水及び放電用途のための放電電極として用いられる静電霧化装置用炭素棒であって、
金型を使用して造粒粉末を押圧して成形される棒芯と、塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により前記棒芯を完全に被覆して固化させた導電塗膜層とを備え、
焼結を行うことにより、多孔性構造体に成形される前記棒芯の表面から複数個の微細構造が外向きに突設され、前記微細構造のそれぞれは、上部面積が底部面積より小さい形状を有し、
前記導電塗膜層が吸水性を有する炭素複合体混合樹脂であり、
これにより、前記棒芯の表面の前記複数個の微細構造により全体の表面積を増加させ、電荷放出量を増量可能にし、及び前記棒芯の多孔性構造と吸水性を有する前記導電塗膜層とにより水分吸収を促進し得るようにし、霧化効果と霧化効率を高めることを特徴とする、静電霧化装置用炭素棒。
【請求項２】
前記造粒粉末は、乾式噴霧造粒工程及び湿式造粒工程のうちから選択される一つの工程で作製されることを特徴とする、請求項１に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項３】
前記乾式噴霧造粒工程によって作製された前記造粒粉末は、その原料としてセラミック複合体粉末、粘結剤及び潤滑剤を含有することを特徴とする、請求項２に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項４】
前記湿式造粒工程によって作製された前記造粒粉末は、その原料としてセラミック複合体粉末、水、溶剤、粘結剤及び潤滑剤を含有することを特徴とする、請求項２に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項５】
前記セラミック複合体粉末は、炭化ケイ素、炭化タングステン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素、あるいはそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項６】
前記棒芯の焼結を行うときの焼結温度が、６００℃〜１２００℃の範囲にあり、かつ焼結時間が、１０分〜１２０分の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項７】
前記複数個の微細構造は、上部面積が底部面積より小さい形状を有し、その形状が弾頭型構造体、多辺角錐状構造体及び円錐状構造体のうちから選択される１種の形状のものであることを特徴とする、請求項１に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項８】
前記導電塗膜層は、単層または複数層で塗布され、複数層の前記導電塗膜層とする場合、複数層の前記導電塗膜層の各層ごとの炭素固形分比率が異なり、かつ複数層の前記導電塗膜層の最外層の炭素固形分が最も高いことを特徴とする、請求項１に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項９】
前記炭素複合体混合樹脂は、炭素粉にＰＵ、ラテックス、ＰＶＡの有機樹脂、アクリル樹脂、ケイ酸塩樹脂、エポキシ樹脂、シリコーンなどの樹脂のうちのいずれか１つを加えてから、界面活性剤を加えて混合して作製され、かつ前記界面活性剤は、空気中の水分を吸収するために供され、前記炭素粉の比率が５％〜３５％の範囲にあり、前記樹脂の比率が６４％〜９４％の範囲にあり、及び前記界面活性剤の比率が１％〜１５％の範囲にあることを特徴とする、請求項８に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項１０】
前記炭素粉は、２種以上の異なる粒径の炭素粒子を混合してなり、かつ前記複数の炭素粒子の粒径分布が、０．１５ｍｍ〜０．００１３ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項９に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、静電霧化装置の分野に属し、特に、その棒芯が多孔性構造体になるよう形成することにより、及びその表面の吸水性を有する導電塗膜層により水分を吸収可能であることにより、霧化効果と霧化効率を高める、静電霧化装置の炭素棒構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電霧化とは、電界を利用して液体（霧化予定物質）を分散させる技術であり、液体を放電電極と、放電電極近傍に位置する少なくとも１つの別の電極との間に接近させた後、電圧を印加すると、電界が生じることにより、電界中での液体を飛散させることで、液体を実質的な単一の分散粒子にして噴霧を行うことが図られる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「ミスト放出ピン及び静電霧化装置」が提案されている。特許文献１の技術によれば、その中のミスト放出ピンは、すなわち本願における放電電極に相当し、その本体は、繊維成形体の表面に複数個の凹凸部を設けるか、あるいは歯車形状に形成される。その次に繊維成形体の表面に１層の多孔質体を被覆し、かつそれに潮解性成分が含有されるため、その上には液体を吸収させることができ、通電後、直ちに霧化効果が得られる。その欠点としては、繊維成形体では高温に耐えられず、かつ繊維材料を採用した後、その表面の複数の凹凸部及び歯車設計は、成形上において一定の困難度を有し、工程上のコスト増加を引き起こしやすいことである。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、「静電霧化装置」が提案されている。特許文献２には、先端部と基端部を有する放電電極、及び放電電極を冷却するための冷却部が開示されており、この静電霧化装置は、放電電極に高電圧を印加して先端部で放電させることにより、放電電極の先端部に保持された結露水を霧化させる。しかしながら、実際上、放電電極の冷却状態によっては、放電電極の表面に過剰に結露水が生成される場合がある。過剰に生成された結露水が放電電極の根元に多く溜まると、かえって先端部での放電が不安定になることがある。そのため、過剰に生成された結露水が溜まるのを抑制するために、制御回路を追設する必要があることから、回路設計の難易度及びコストなどが増加するという問題が派生している。
【０００５】
さらに、例えば特許文献３には、「放出ピン部材、ミスト発生部材及びそれを用いた静電霧化装置」が提案されている。特許文献３には、外部へ負の電荷を有したミストを放出させることが可能な静電霧化装置に用いる部材が開示されており、かかる放出ピン部材は、多孔質体または繊維成形体の芯部と、当該芯部を覆うように形成された被覆部とからなり、その被覆部は、導電性材料及び潮解性成分を含む。しかしながら、放出ピン部材の内部材料は、殆どが多孔質体または繊維成形体であり、その欠点としては、同様に高温に耐えられず、かつ表面の導電性材料及び潮解性成分が芯部の外周を覆い、底面での導電性材料及び潮解性成分のない隙間から液体を吸収されると共に、放出ピン部材の先端部を介して発電してミストを放出させることにある。つまり、被覆面積が広いものの、発電位置が極めて少なく、そのため、霧化効果に限界があることである。以上の各種の静電霧化装置に使用される放電電極には、詳細な調査を経た後、いずれも欠点があることから、さらなる改善が必要になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国特許出願公告第１０３７０６４９８Ｂ号明細書
【特許文献２】台湾特許出願公開第２０１２１３０１６Ａ号明細書
【特許文献３】台湾特許出願公開第２０１５１５７１６Ａ号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
これを鑑み、本考案の目的は、金型を用いて造粒粉末を押圧して成形された後、それから焼結を行うことにより、表面に複数個の微細構造を有する多孔性棒芯を形成し、最後に吸水性を有する導電塗膜層で前記棒芯を完全に被覆して放電電極としての炭素棒を形成することに基づいて、当該複数個の微細構造を利用してその使用時の表面積を増加させることにより、電荷放出量を増量し、なおかつその多孔性構造及び吸水効果を利用して水分を吸収することで、霧化効果や霧化効率などを高める機能を達成し得る、静電霧化装置用炭素棒を提供することを旨とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、本考案の静電霧化装置用炭素棒は、貯水及び放電用途のための放電電極として用いるものであって、金型を使用して造粒粉末を押圧して成形される棒芯と、塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により前記棒芯を完全に被覆して固化させた導電塗膜層とを備え、かつ焼結を行うことにより、多孔性構造体に成形される前記棒芯の表面から複数個の微細構造が外向きに突設され、また、前記微細構造のそれぞれは、上部面積が底部面積より小さい形状を有し、かつ前記導電塗膜層が吸水性を有する炭素複合体混合樹脂であり、これにより、前記棒芯の表面の前記複数個の微細構造により全体の表面積を増加させ、電荷放出量を増量可能にし、及び前記棒芯の多孔性構造（多孔性構造体の物理的な特徴は、多孔性構造を有する）と吸水性を有する前記導電塗膜層により水分吸収を促進し得るようにし、霧化効果と霧化効率を高める。
【０００９】
一実施形態において、本考案に使用される前記造粒粉末は、乾式噴霧造粒工程及び湿式造粒工程のうちから選択される１つの工程で作製される。乾式噴霧造粒工程によって作製された前記造粒粉末の場合は、その原料としてセラミック複合体粉末、粘結剤及び潤滑剤を含有する。一方、湿式造粒工程によって作製された前記造粒粉末の場合は、その原料としてセラミック複合体粉末、水、溶剤、粘結剤及び潤滑剤を含有する。さらに、以上の２種類の造粒工程に使用される前記セラミック複合体粉末は、炭化ケイ素、炭化タングステン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素、あるいはそれらの組み合わせから選択される。なおかつ、前記棒芯の焼結を行うときの焼結温度が、６００℃〜１２００℃の範囲にあり、かつ焼結時間が、１０分〜１２０分の範囲にある。
【００１０】
また、別の実施形態において、本考案の前記複数個の微細構造は、上部面積が底部面積より小さい形状を有し、その形状が弾頭型構造体、多辺角錐状構造体及び円錐状構造体のうちから選択される１種の形状のものであることにより、先端放電の効果が得られる。
【００１１】
さらに、別の実施形態において、本考案の前記導電塗膜層は、単層または複数層で塗布され、複数層の前記導電塗膜層とする場合、複数層の前記導電塗膜層の各層ごとの炭素固形分比率が異なり、かつ複数層の前記導電塗膜層の最外層の炭素固形分が最も高い。なおかつ、前記炭素複合体混合樹脂は、炭素粉にＰＵ、ラテックス、ＰＶＡの有機樹脂、アクリル樹脂、ケイ酸塩樹脂、エポキシ樹脂、シリコーンなどの樹脂のうちのいずれか１種類を加えてから、界面活性剤を加えて混合して作製され、かつ前記界面活性剤は、空気中の水分を吸収するために供され、前記炭素粉の比率が５％〜３５％の範囲にあり、前記樹脂の比率が６４％〜９４％の範囲にあり、及び前記界面活性剤の比率が１％〜１５％の範囲にある。そのほか、本考案に使用される前記炭素粉は、２種以上の異なる粒径の炭素粒子を混合してなり、かつ前記複数の炭素粒子の粒径分布が、０．１５ｍｍ〜０．００１３ｍｍの範囲にある。
【考案の効果】
【００１２】
本考案の静電霧化装置用炭素棒は、その多孔性構造の棒芯により水分吸収を促進し得るようにし、なおかつ、耐高温性及び耐高電圧性を有するセラミック複合体粉末を選択して用いると同時に、棒芯が焼結を経て成形された後に、表面に形成される複数個の微細構造により、電荷放出量と電荷放出効率の向上を増大させることが可能である。さらに、導電塗膜層は、複数の塗膜層の方式を採用すれば、コスト低減も可能となると同時に、炭素複合体混合樹脂内に界面活性剤を添加することにより、吸水性を高めることができ、２種以上の異なる粒径の炭素粒子を取り入れることで、電気伝導率を増加することもできる。結論として、本考案は、伝統的な放電電極の欠陥を確実に改善することができると共に、静電霧化装置のために、より優れた貯水及び放電用途のための放電電極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案の好適な実施形態の構造態様図である。
【図２】本考案の好適な実施形態の断面図である。
【図３Ａ】本考案の好適な実施形態の微細構造の構造態様図（その１）である。
【図３Ｂ】本考案の好適な実施形態の微細構造の構造態様図（その２）である。
【図３Ｃ】本考案の好適な実施形態の微細構造の構造態様図（その３）である。
【図３Ｄ】本考案の好適な実施形態の微細構造の構造態様図（その４）である。
【図３Ｅ】本考案の好適な実施形態の微細構造の構造態様図（その５）である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
審査官の方々に本考案の内容を明確に理解いただくため、以下に図面を参照しながら本考案の実施形態を説明する。
【００１５】
図１及び図２は本考案の好適な実施形態の構造態様図及びその断面図である。添付の各図面に示すように、本考案の静電霧化装置用炭素棒１は、棒芯１１と、導電塗膜層１２とを備え、貯水用途と放電用途のための放電電極として用いるものである。
【００１６】
その内、棒芯１１は、金型を使用して造粒粉末１１１を押圧して成形され、かつ焼結を経由した後、多孔性構造体に成形される棒芯１１の表面から複数個の微細構造１１２が外向きに突設され、また、各当該微細構造１１２は、上部面積が底部面積より小さい形状を有する。複数個の微細構造１１２に沿って多数個の放電点を形成することは、放電面積の増加と霧化効果の向上に対して極めて大いに役立つ。注意すべきことは、造粒粉末１１１は、乾式噴霧造粒工程及び湿式造粒工程のうちから選択される１工程で作製される。乾式噴霧造粒工程によって作製された造粒粉末１１１の場合は、その原料としてセラミック複合体粉末、粘結剤及び潤滑剤を含有する。一方、湿式造粒工程によって作製された造粒粉末１１１の場合は、その原料としてセラミック複合体粉末、水、溶剤、粘結剤及び潤滑剤を含有する。さらに、以上の２種類の造粒工程に使用されるセラミック複合体粉末は、炭化ケイ素、炭化タングステン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素、あるいはそれらの組み合わせから選択される。なおかつ、棒芯１１を焼結を行うときの焼結温度が、６００℃〜１２００℃の範囲にあり、かつ焼結時間が、１０分〜１２０分の範囲にある。焼結を行った後、その内部の水、溶剤、粘結剤及び潤滑剤などが、高温焼結によって揮発しきるので、成形された棒芯１１が多孔性構造体になり、そしてこの多孔性構造体により水分吸収を促進し得るようにし、かつその表面の微細構造１１２により、電荷放出量と電荷放出効率を増加させることも可能である。
【００１７】
導電塗膜層１２は、塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により棒芯１１を完全に被覆して固化され、かつ導電塗膜層１２として、吸水性を有する炭素複合体混合樹脂を選択して用いる。しかして、導電塗膜層１２は、単層または複数層で塗布され、複数層の導電塗膜層１２とする場合、複数層の導電塗膜層１２の各層ごとの炭素固形分比率が異なり、かつ複数層の導電塗膜層１２の最外層の炭素固形分が最も高くなる。その内、炭素複合体混合樹脂は、炭素粉にＰＵ、ラテックス、ＰＶＡの有機樹脂、アクリル樹脂、ケイ酸塩樹脂、エポキシ樹脂、シリコーンなどの樹脂のうちのいずれか１種類を加えてから、界面活性剤を加えて混合して作製され、かつ界面活性剤は、空気中の水分を吸収するために供され、炭素粉の比率が５％〜３５％の範囲にあり、樹脂の比率が６４％〜９４％の範囲にあり、及び界面活性剤の比率が１％〜１５％の範囲にある。その内、炭素粉は、２種以上の異なる粒径の炭素粒子を混合してなり、かつ複数の炭素粒子の粒径分布が、０．１５ｍｍ〜０．００１３ｍｍの範囲にある。本考案は、複数層の導電塗膜層１２の設計を採用して製造コストを有効に低減することができ、さらに、その中の界面活性剤は、吸水性を高めることもでき、後続の霧化効果の向上に有益である。なおかつ、本考案は、電気伝導率を増加するために、２種の異なる粒径の炭素粒子を含む炭素粉を使用し、かつこのような設計により、導電塗膜層１２の表面を不均一にさせることにより、電荷放出量や電荷放出効率などを増加させることも可能である。
【００１８】
本考案の好適な実施形態の微細構造の各種の構造態様図である図３Ａ〜図３Ｅを併せて参照する。添付の図３Ａに示すように、当該微細構造１１２は、四面体三角錐状構造体を呈し、その上部面積（先端頂点）が底部面積（三角形）よりも小さいものとしてもよい。図３Ｂに示すように、当該微細構造１１２は、五面体四角錐状構造体を呈し、その上部面積（先端頂点）が底部面積（四角形）よりも小さいものとしてもよい。図３Ｃに示すように、当該微細構造１１２は、六面体五角錐状構造体を呈し、その上部面積（先端頂点）が底部面積（五角形）よりも小さいものとしてもよい。図３Ｄに示すように、当該微細構造１１２は、円錐状構造体を呈し、その上部面積（先端頂点）が底部面積（円形）よりも小さいものとしてもよい。図３Ｅに示すように、当該微細構造１１２は、弾頭型構造体を呈し、その上部面積（丸い先端）が底部面積（円形）よりも小さいものとしてもよい。
【符号の説明】
【００１９】
１  静電霧化装置用炭素棒
１１  棒芯
１１１  造粒粉末
１１２  微細構造
１２  導電塗膜層
【図１】
0003229986.tif 000003
【図２】
0003229986.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
0003229986.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月16日(2020.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
貯水及び放電用途のための放電電極として用いられる静電霧化装置用炭素棒であって、
金型を使用して造粒粉末を押圧して成形される棒芯と、塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により前記棒芯を完全に被覆して固化させた導電塗膜層とを備え、
焼結を行うことにより、多孔性構造体に成形される前記棒芯の表面から複数個の微細構造が外向きに突設され、前記微細構造のそれぞれは、上部面積が底部面積より小さい形状を有し、
前記導電塗膜層が吸水性を有する炭素複合体混合樹脂であり、
これにより、前記棒芯の表面の前記複数個の微細構造により全体の表面積を増加させ、電荷放出量を増量可能にし、及び前記棒芯の多孔性構造と吸水性を有する前記導電塗膜層とにより水分吸収を促進し得るようにし、霧化効果と霧化効率を高めることを特徴とする、静電霧化装置用炭素棒。
【請求項２】
前記造粒粉末は、乾式噴霧造粒工程及び湿式造粒工程のうちから選択される一つの工程で作製されることを特徴とする、請求項１に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項３】
前記乾式噴霧造粒工程によって作製された前記造粒粉末は、その原料としてセラミック複合体粉末、粘結剤及び潤滑剤を含有することを特徴とする、請求項２に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項４】
前記湿式造粒工程によって作製された前記造粒粉末は、その原料としてセラミック複合体粉末、水、溶剤、粘結剤及び潤滑剤を含有することを特徴とする、請求項２に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項５】
前記セラミック複合体粉末は、炭化ケイ素、炭化タングステン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素、あるいはそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項６】
前記棒芯の焼結を行うときの焼結温度が、６００℃〜１２００℃の範囲にあり、かつ焼結時間が、１０分〜１２０分の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項７】
前記複数個の微細構造は、上部面積が底部面積より小さい形状を有し、その形状が弾頭型構造体、多辺角錐状構造体及び円錐状構造体のうちから選択される１種の形状のものであることを特徴とする、請求項１に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項８】
前記導電塗膜層は、単層または複数層で塗布され、複数層の前記導電塗膜層とする場合、複数層の前記導電塗膜層の各層ごとの炭素固形分比率が異なり、かつ複数層の前記導電塗膜層の最外層の炭素固形分が最も高いことを特徴とする、請求項１に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項９】
前記炭素複合体混合樹脂は、炭素粉にＰＵ、ラテックス、ＰＶＡの有機樹脂、アクリル樹脂、ケイ酸塩樹脂、エポキシ樹脂、シリコーンのうちのいずれか１つを加えてから、界面活性剤を加えて混合して作製され、かつ前記界面活性剤は、空気中の水分を吸収するために供され、前記炭素粉の比率が５％〜３５％の範囲にあり、前記樹脂の比率が６４％〜９４％の範囲にあり、及び前記界面活性剤の比率が１％〜１５％の範囲にあることを特徴とする、請求項８に記載の静電霧化装置用炭素棒。
【請求項１０】
前記炭素粉は、２種以上の異なる粒径の炭素粒子を混合してなり、かつ前記複数の炭素粒子の粒径分布が、０．１５ｍｍ〜０．００１３ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項９に記載の静電霧化装置用炭素棒。